孟凡敏 陈霖 任新伟
国网莱芜供电公司 山东省济南市 271100
摘要：电气设备的倒闸操作直接关系到电力系统的安全运行，本文从变压器、母线、输电线路的继电保护及其他安全自动装置的基本原理分析入手，详析了有关电气设备的倒闸操作中，实时做好继电保护和安全自动装置投切的一些基本要求和注意事项，来防止电气误操作事故的发生，对于电网安全运行管理有一定的借鉴作用。
关键词：继电保护；安全自动装置；基本原则；要求；改进措施
一、继电保护与安全自动装置工作的基本原则
继电保护与安全自动装置对于保证供电系统的稳定性和安全性都有着重大的意义，所以重视并优化其运行管理方法对于提高发电系统的运行效率以及经济效益都有着显著的作用。而继电保护与安全自动装置合理工作的基本原则，首先应该结合供电系统实际运行环境以及其不同的设计方案来构建，并保证其具体配置能达到可靠性、选择性、速动性、灵敏性这四个基本要求。具体来说，就是当供电系统发生故障或工作延时等异常情况时，能迅速地分辨出发生故障的电路位置，并在可能实现的最短时间和最小区域内，自动将故障设备从系统中切除，在尽量不影响到相邻电路设备运行的前提下，大幅度减轻或避免电路设备的损坏，并在处理过程中保持工作的高效性以及安全性。当然，在实际工作中，由于各电路元件类型与重要程度的差异性，也必须根据不同工程的具体需要来提供可靠的继电保护与安全自动装置。
二、继电保护与安全自动装置的调度运行规程
在对于电力系统的继电保护工作中，对各供电系统元件都有不同的设计方案，以下就发电机、变压器、输电线路这三方面进行简要的分析和说明。
1、发电机的保护
发电机的安全运行对保证电力系统的高效运行、稳定性以及安全性具有重要作用，并且发电机相对于其他元件而言，价格昂贵且不易更换，因此，应该十分重视对发电机的保护工作，并针对实际发生的电路故障和异常工作状态，装设稳定性、科学性较高的继电保护及安全自动装置。具体来说，针对不同功率的发电机以及不同电路故障应该采用相应的保护措施，对于发电机外部电路较易产生得过电流，使用过电流保护装设功率在1MW以下的发电机，而1MW以上发电机一般采用纵差动保护、复合电压启动的过电流保护；而对采用半导体励磁以及100MW及以上的发电机，应装设过负荷保护来防御转子回路得过负荷，并增设专用失磁保护来直接反应发电机失磁时的电气参数变化；而为了防止对200MW及以上的大容量汽轮发电机的损坏现象必须要求装设逆功率保护，对于300MW及以上的发电机针对不同的情况应装设过励磁保护、失步保护、低频保护、断水保护等，如在电力系统震荡影响机组安全运行时，应装设失步保护来合理控制这一现象。当然，只有科学、系统并具适应性的继电保护与安全自动装置是不够的，在实际工作中，也应该通过日常细致的发电机保养工作来提高和延长发电机的使用效率和使用寿命。
2、变压器的保护
变压器是电力系统中的重要供电元件，其对保证供电系统的稳定性和安全性都有着重大的意义。变压器一般装设以下保护：瓦斯保护、纵差动保护或电流速断保护、过电流保护、零序电流保护以及防御对称过负荷的过负荷保护。在对变压器主保护的具体要求中，不同容量和机能的变压器都采用不同的主保护措施，电压在10kv及以下、容量在10MVA及以下的变压器采用电流速断保护；而一般采用纵差保护来维持电压在10kv以上、容量在10MVA以上的变压器的安全运行；对于电压在220kv以上的变压器设备应装设数字式保护。除此之外，采用后备保护作为变压器主保护的补充，而其对不同容量和机能的变压器也应采用相应保护措施，过电流保护措施适用于降压变压器；对大容量的变压器组则采用负序电流和单项式低压过电流保护，以此来避免额定电流大而导致电路元件灵敏度达不到要求的情况。
3、输电线路的保护
输电线路的保护也有主保护和后备保护之分，而主保护中分为纵差保护和三段电流保护。其中纵差保护是为了能减小供电系统稳态情况下的不平衡电流，并当通过外部最大稳态短路电流时始终能维持各侧用的电流互感器的稳定运行；其二是能减小电流互感器的二次负荷，并严格将差动保护回路的二次负荷控制在10%误差以下。而为实现这一工作目的，一般采用适当增大导线截面、缩短控制电缆长度这两方面的措施来尽量减少控制电缆的电阻或者采用弱电控制用的电流互感器等来实施运行方案。而后备保护主要分为离保护、零序保护和方向保护等。其中各种保护都配有自动重合闸装置，并且合作工作。在后备保护的方案制定中，要十分注意各个保护之间的配合和联系，并充分考虑各种情况和参数如输电线路电容、分支路变压器、系统运行方式、重合闸方式等的影响。
三、安全自动控制与继电保护在电力系统的应用
1.电力系统中的电网调度自动化控制
目前在电力系统中使用的电网调度自动化控制系统的核心是电子计算机，它包含进行信息的显示与收集的系统，以及可以实时进行数据的计算分析、对系统产生控制的软件系统两部分；该系统的信息显示和收集系统可以实现对数据的实时采集并将相关数据显示到屏幕上，并且可以实现系统运行工况计算分析、安全监测以及进行实时控制等功能；系统的远动端位于变电站和发电厂，可以实现对信息的收集，调度端位于该系统的调度中心；该系统的软件系统是由自动发电控制、静态状态估计、自动电压与无功控制、负荷预测、最优潮流、安全监视与安全分析、最优机组开停计划、电路恢复以及紧急控制等程序构成。
2.电力系统安全自动化控制
电力系统安全自动化可以实现对电能的生产、管理、传输等进行自动调度、自动控制以及自动管理；电力系统涉及的东西很多，地域分布也很广，该系统是由输配电网络、变电站、用户以及发电厂等组成，需要对该系统各组成部分进行统一运行和调度；带那里系统安全自动化所包含的领域有生产过程的控制和调节、自动监测、生产过程的自动调度、自动传输网络信息、组件和系统的自动安全保护、以及电力企业经济安全管理自动化等；电力系统安全自动化是以提高管理效能和经济效益、确保系统能够安全可靠运行、保证所供电的电压和频率的质量等为目的。如果从电能分配以及生产的角度来说，电力系统安全自动化主要包括电力工业管理系统的安全自动化、水力发电站综合安全自动化、电力系统反事故自动装置、电网调度安全自动化、供电系统安全自动化、火力发电厂安全自动化、电力系统信息自动传输系统等；电力系统安全自动化的最低层次是区域性电厂、区域性变电站以及区域调度中心；直属电厂、枢纽变电站以及区域性的调度中心组成了该系统的中间层次；系统的最高层次为总调度中心；在这低、中、高三个层次里，配电网络、变电站、发电厂等又存在各自的控制系统，进而形成多级控制。
3.水电站的安全自动化控制
在水力发电站需要实施安全自动化控制的主要包括电站运行、水库调度以及大坝监护等；水电站内部的计算机监控系统可以实现稳定监视和控制、优化运行和经济负荷分配、机电运行设备的安全监测以及发电机组的自动控制等功能；大坝计算机的监控系统可以实现计算分析、越限报警、提供维护方案以及数据采集等功能；水电站进行水文采集的自动监控系统可以实现蓄洪和拦洪控制方案的选择、水库调度计划的制订以及水文和雨量信息自动采集等功能。
结语
电力系统安全自动控制与继电保护主要包括电网调度的安全自动化、电力系统的安全自动化、火电厂的安全自动化、水电站的安全自动化、供电系统的安全自动化以及反事故自动控制装置等；在火力发电厂中主要包括计算机的实时监控、有功负荷的自动增减和经济分配以及进行稳定控制和监视等。
参考文献：
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